纳米颗粒增强镍基MEMS器件材料的蠕变性能研究

利用同步辐射LIGA微铸复合工艺,将纳米氧化物增强颗粒复合到微电子机械系统(MEMS)结构材料中。制作了专用夹具,采用微力材料试验机测量了纳米Al2O3颗粒增强镍基复合材料的强度为1GPa;将恒加载速率/载荷法和恒载荷法相结合,利用纳米压痕仪测量了该材料的室温蠕变速率敏感指数m。结果表明,LIGA复合技术得到的纳米颗粒增强镍基复合材料具有较高的强度;MEMS器件材料在室温下会发生蠕变;材料在相同压深下最大载荷不随加载速率而改变,加载段粘弹性和粘塑性变形极少;主要由局部高应力导致压痕蠕变;材料的蠕变速率敏感指数m值为0.004,说明纳米Al2O3颗粒可有效增强基体材料的抗蠕变能力;且不同恒.P/P下获得的m值基本相同,表示此种材料对加载速率不敏感。     

基于MEMS加速度计的无陀螺惯导系统

由于MEMS陀螺精度低、漂移大,使得MEMS陀螺和加速度计构成的微惯性导航系统(Micro-INS)的精度很低,导航定位误差发散很快,不能满足载体进行导航定位定姿的要求.而相对MEMS陀螺,MEMS加速度计精度较高,据此提出用MEMS加速度计来构成的无陀螺微惯性导航系统(Gyro FreeMicroInertial N...     

微型红外辐射探测芯片的设计及实验研究

针对太阳辐照度测量仪器高性能及微型化的要求,研究了一种绝对辐射计的关键器件——微机电系统(MEMS)微型红外辐射探测芯片.该芯片以在红外宽光谱范围内具备高吸收率的镍磷黑膜层吸收辐射,以高机械性能、高热导率且绝缘的金刚石材料作为基片,利用集成的薄膜电阻丝进行电加热等效.制备的镍磷黑红外吸收膜层的表面具有较多无规则微孔,其...     

传声器失配误差对差分传声器圆阵主瓣指向的影响特性

从理论上导出了传声器失配误差对适用于任意阵元数的一阶和二阶差分传声器圆阵的主瓣指向影响规律。揭示了传声器相位误差可造成一阶差分传声器圆阵主瓣指向产生反转现象,是影响其主瓣指向的主要因素。而对于二阶差分传声器圆阵,传声器相位误差和增益误差均可导致其主瓣指向产生反转现象和严重指向误差,进而造成阵列指向性因子严重下降,尤其在低频处失配误差的影响更为显著。然后给出了确保差分传声器圆阵主瓣指向正确时阵列设计参数所需满足的条件,并在此基础上进行了传声器失配误差的容差分析。分析结果表明,随着阵元数增多,失配误差的容差范围增大,差分传声器圆阵对传声器失配误差的敏感性相应降低。      

微机电陀螺信号盲均衡迭代反卷积算法

小型移动机器人在未知环境下运行,陀螺所受噪声干扰无法建立有效的数学模型,需要仅从观测信号中把噪声去除,并估计出原始信号,根据该特点提出一种微机电陀螺信号盲均衡迭代反卷积算法。该算法利用横向滤波器对陀螺信号进行反卷积运算,使用贝叶斯方法对信号进行估计,建立了误差函数并与LMS算法组合,实现了均衡器参数的自动调整,在小型移动机器人上进行了算法实验验证。实验结果表明,该算法可以有效分离角速度信号与噪声信号,其噪声信号幅值减小约10倍,移动机器人运行275.41 s抵达终点的偏航角误差从13°下降到1.46°。     

利用时频相关性的球谐波阶数感知鲁棒伪声强多声源定位

针对伪声强多声源定位方法对环境噪声和混响敏感的问题,利用时频相关性构造球谐波阶数感知因子,提出了一种鲁棒的伪声强声源定位方法。与现有的球谐波阶数感知因子不同,所构造的球谐波阶数感知因子充分利用了相邻时频点中属于同一声源的特征波束间存在的相关性。理论分析表明,所构造的球谐波阶数感知因子对环境噪声和混响的抑制能力更强。仿真结果显示,与现有的阶数感知方法相比,在信噪比为10 dB、混响时间为0.4～1.0 s时,所提方法的定位精度提升了1.3°～1.9°,同时计算复杂度减小了25%。最后通过实测实验进一步验证了所提方法在实际声场环境中的有效性。     

一种下一代激光雷达的设计与实现

研制了一种下一代小型化实时成像的激光雷达样机,这种新的激光雷达系统由激光二极管、准直镜、MEMS微扫描器、收集光学、带通滤波器、光电探测器和信号处理装置组成,其核心器件是基于MEMS的微扫描反射镜。详细分析了系统的结构和参数,结果表明：其距离分辨率为1cm,视场角为24°,谐振频率为1.5kHz。该下一代MEMS微扫描器激光雷达系统具有高精度、低成本、小体积和三维实时成像等优点。     

基于碰撞升频的MEMS压电振动能量采集系统

本文提出了一种基于碰撞升频机制的微型压电能量采集系统，由一对共振频率不同的悬臂梁平行叠放组成。在外界低频振动激励下，底部低频S形金属曲梁产生共振，在运动过程中碰撞顶部高频微型压电直梁，从而将低频环境振动转换为高频压电梁的振动，解决了压电直梁的固有频率与外界激励频率不匹配问题，同时提高能量收集的效率。本文建立了悬臂梁受迫振动和碰撞耦合振动的动力学模型，讨论了压电悬臂梁的电压输出特性。通过实验测试了压电能量收集系统和单个压电悬臂梁的开路电压并计算了输出功率，结果表明当振动加速度为1.0 g时，升频式压电能量采集系统在25 Hz的激振下输出功率达到8.6 μW，高于单个压电悬臂梁的最大输出功率。     

无线接收式MEMS毫米波功率传感器的设计

为了克服传统热电式功率传感的低过载水平和实现与GaAs MMIC工艺相兼容无线功率探测,提出了一种新型的单片无线接收式MEMS毫米波功率传感器,并对其三个组成部分的设计方法进行了研究.对于功率接收部分:共面波导馈线天线,根据微带天线的设计理论,先计算出符合设计要求的尺寸,再通过仿真软件HFSS优化得到最优尺寸;对于抗过载部分:MEMS悬臂梁,采用平板电容模型来设计,再通过有限元分析软件ANSYS来做验证;对于功率检测部分,采用背面刻蚀技术来提高传感器的热传输效率和灵敏度.共面波导馈线天线的尺寸:辐射面长1840μm,宽820μm,地线宽560μm.理论计算得到的MEMS悬臂梁的下拉电压为13.05V,ANSYS仿真的下拉电压为12V,两者相对吻合.在衬底没有减薄时,负载电阻的最高温度为17.072K,热电堆的冷热两端的温差为7.588K.在减薄时,负载电阻的最高温度为32.089K,热电堆的冷热两端的温差为17.827K.     

基于MEMS惯性传感器的人体多运动模式识别

针对人体多运动模式识别中识别精度低的问题,提出一种基于MEMS惯性传感器的人体多运动模式识别算法。该算法选取MEMS加速度传感器的时域特征作为模式识别特征量,提取MEMS角速度传感器的时域特征作为二次识别的特征量,能够准确识别走、跑、站立、上楼、下楼、趴倒、躺倒、倒退多种运动模式。识别过程采用分层识别算法,同时使用支持向量机识别区分难度较大的两类行为动作。嵌入式消防单兵定位系统平台的实验验证表明,利用该算法能够识别消防单兵的多运动模式,平均识别精度达到94%以上。